マウス多能性胚細胞・生殖細胞の発生プログラム制御に関する研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネットワーク
• 研究課題/領域番号: 20062013
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 阿部 訓也 独立行政法人理化学研究所, 動物変異動態解析技術開発チーム, チームリーダー (40240915)
• 研究分担者: 三瀬 名丹 独立行政法人理化学研究所, 動物変異動態解析技術開発チーム, 開発研究員 (00360644) ; 杉本 道彦 独立行政法人理化学研究所, 動物変異動態解析技術開発チーム, 開発研究員 (10373317) ; 渕上 拓也 独立行政法人理化学研究所, 動物変異動態解析技術開発チーム, 開発研究員 (00392100)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 始原生殖細胞 / ゲノム再プログラム化 / 遺伝子発現 / エピゲノム / DNA メチル化 / 癌精巣抗原遺伝子

研究概要

マウス初期胚に存在する多能性細胞から、始原生殖細胞,精原細胞、卵母細胞に至る一連の細胞系譜の発生過程を、全遺伝子発現プロファイル、DNA メチル化プロファイル、および細胞核構造の変化やX染色体活性変化を指標として包括的に捉え直し、各発生ステージで機能する遺伝子群を網羅するとともに、それぞれの指標が大規模な変動を示すステップ、すなわち発生プログラムの転換点を同定した。また、この細胞系譜で働く遺伝子のエピジェネティック制御に関与すると考えられる生殖細胞特異的なDNA 低メチル化領域を発見した。発生プログラム転換に寄与する遺伝子の同定、機能解析を変異マウス等を利用して行い、Vps52 遺伝子が多能性胚細胞から原始外胚葉への転換に必須の遺伝子であることを突き止めた。以上の研究遂行に必要な新規技術の開発、幹細胞および遺伝子改変マウス等の研究リソースの開発を行ない、さらに、これらの技術、研究リソースを活用した領域内の有機的連携研究を実施した。

研究成果

• [雑誌論文] Max is a repressor of germ-cell-related gene expression in mouse embryonic stem cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, I., Okamura, D., Tokitake, Y., Ikeda, M., Kawaguchi, H., Mise, N., Abe, K., Noce, T., Okuda, A. and Matsui, Y.
  • 雑誌名: Nature communications 巻: (in press)
  • DOI: doi:10.1038/ncomms2780.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of a novel germline stem cell line expressing a germline-specific reporter in the mouse. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiura, H., Ikeda, R., Lee, J., Sato, T., Ogonuki, N., Hirose, M., Ogura, A., Ogawa, T., Abe, K.
  • 雑誌名: genesis 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNAi-mediated knockdown of Xist does not rescue the impaired development of female cloned mouse embryos. (2013)
  • 著者名/発表者名: Oikawa. M. Matoba, S., Inoue, K., Kamimura, S., Hirose, M., Ogonuki, N., Shiura, H., Sugimoto, M., Abe, K., Ishino, F. and Ogura, A.
  • 雑誌名: J. Repord. Dev. 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ectopic expression of Ptf1a induces spinal defects, urogenital defects and anorectal malformations in Danforth's short tail mice. (2012)
  • 著者名/発表者名: Semba, K., Araki, K., Matsumoto, K.-I., Suda, H., Ando, T. Sei, A., Mizuta, H., Takagi, K., Nakahara, M., Muta, M., Yamada, G., Nakagata, N., Iida, A., Ikegawa, Y., Araki, M., Abe, K. and Yamamura, K.
  • 雑誌名: PLoS Genet. 巻: Vol.9 ページ: e1003204
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pgen.1003204.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular identification of t^<w5>: Vps52 promotes pluripotential cell differentiation through cell-cell interactions. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, M., Kondo, M., Hirose, M., Suzuki, M., Mekada, K., Abe, T., Kiyonari, H., Ogura, A., Takagi, N., Artzt, K. and Abe, K.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: Vol.2 ページ: 1363-1374
  • DOI: doi:10.1016/j.celrep.2012.10.004.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell-cycle gene-specific control of transcription has a critical role in proliferation of primordial germ cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Okamura, D., Maeda, I., Taniguchi, H., Tokitake, Y., Ikeda, M., Ozato, K., Mise, N., Abe, K., Noce, T., Belmonte, J.C.I.,Matsui, Y.
  • 雑誌名: Genes Dev. 巻: Vol.26 ページ: 2477-2482
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNAi-mediated knockdown of Xist can rescue the impaired postimplantation development of cloned mouse embryos. (2011)
  • 著者名/発表者名: Matoba, S., Inoue, K., Kohda, T., Sugimoto, M., Mizutani, E., Ogonuki, N., Nakamura, T., Abe, K., Nakano, T., Ishino, F. and Ogura, A.
  • 雑誌名: Proc. Natn. Acad. Sci. USA 巻: Vol.108 ページ: 20621-20626
  • DOI: doi:10.1073/pnas.1112664108.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incomplete X-inactivation initiated by a hypomorphic Xist allele in the mouse. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hoki, Y., Ikeda, R., Mise, N., Sakata, Y., Ohhata, T., Sasaki, H., Abe, K., Sado, T.
  • 雑誌名: Development 巻: Vol.138 ページ: 2649-2659
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly parallel SNP genotyping reveals high-resolution landscape of mono-allelic Ube3a expression associated with locus-wide antisense transcription. (2011)
  • 著者名/発表者名: Numata, K., Kohama, C., Abe, K., Kiyosawa, H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: Vol.39 ページ: 2649-2657
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initiation of trophectoderm lineage specification in mouse embryos is independent of Cdx2. (2010)
  • 著者名/発表者名: Wu, G., Gentile, L., Fuchikami, T., Sutter, J., Psathaki, K., Esteves, T., Arauzo-Bravo, M.J., Ortmeier, C., Verberk, G., Abe, K., Scholer, H.R.
  • 雑誌名: Development 巻: Vol.37 ページ: 4159-4169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impeding Xist expression from the active X chromosome improves mouse somatic cell cloning. (2010)
  • 著者名/発表者名: Inoue, K., Kohda, T., Sugimoto, M., Sado, T., Ogonuki, N., Matoba, S., Shiura, H., Ikeda, R., Mochida, K., Fujii, T., Sawai, K., Otte, A.P., Tian, X.C., Yang, X., Ishino, F., Abe, K. and Ogura, A.
  • 雑誌名: Science 巻: Vol.330 ページ: 496-499
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide analysis of expression modes and DNA methylation status at sense-antisense transcript loci in mouse. (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, Y., Numata, K., Murata, S., Osada, Y., Saito, R., Nakaoka, H., Yamamoto, N., Watanabe, K., Kato, H., Abe, K. and Kiyosawa, H.
  • 雑誌名: Genomics 巻: Vol.96 ページ: 333-341
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction of primordial germ cells from mouse induced pluripotent stem cells derived from adult hepatocytes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Imamura, M., Aoi, T., Tokumasu, A., Mise, N., Abe, K., Yamanaka, S., and Noce, T.
  • 雑誌名: Molecular Reproduction and Development 巻: Vol.77 ページ: 802-811
  • 査読あり
• [雑誌論文] The X-linked imprinted gene family Fthl17 shows predominantly female expression following the two-cell stage in mouse embryos. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, S., Fujihara, Y. Mise, N., Kaseda, K., Abe, K., Ishino, F., Okabe, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: Vol.38 ページ: 3672-3681
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of novel endogenous antisense transcripts by DNA microarray analysis targeting complementary strand of annotated genes. (2009)
  • 著者名/発表者名: Numata, K., Osada, Y., Okada, Y., Saito, R., Hiraiwa, N., Nakaoka, H., Yamamoto, N., Watanabe, K., Okubo, K., Kohama, C., Kanai, A., Abe, K., Kiyosawa, H.
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: Vol.10 ページ: 392
  • DOI: doi:10.1186/1471-2164-10-392.
  • 査読あり
• [雑誌論文] New evidence confirms that the mitochondrial bottleneck is generated without reduction of mitochondrial DNA content in early primordial germ cells of mice. (2009)
  • 著者名/発表者名: Cao, L., Shitara, H., Sugimoto, M., Hayashi, J.=I., Abe, K., Yonekawa, H.
  • 雑誌名: PLoS genetics 巻: Vol5 ページ: e1000756
  • DOI: doi:10.1371/journal.pgen.1000756.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A high-speed congenic strategy using first-wave male germ cells. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ogonuki N, Inoue K, Hirose M, Miura I, Mochida K, Sato T, Mise N, Mekada K, Yoshiki A, Abe K, Kurihara H, Wakana S, Ogura A.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: Vol.4 ページ: e4943
  • DOI: doi:10.1371/journal.pone.0004943.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-scale production of growing oocytes from neonatal mouse ovaries. (2009)
  • 著者名/発表者名: Honda, A., Hirose, M., Inoue, K., Hiura, H., Miki, H., Ogonuki, N., Sugimoto, M., Abe, K., Kanatsu-Shinohara, M., Kono, T., Shinohara, T., Ogura, A.
  • 雑誌名: Int. J. Dev. Biol. 巻: Vol.53 ページ: 605-613
  • 査読あり
• [雑誌論文] Natural antisense transcripts are co-expressed with sense mRNAs in synaptoneurosomes of adult mouse forebrain. (2008)
  • 著者名/発表者名: Smalheiser, N.R., Lugli, G., Torvik, V.I., Mise, N., Ikeda, R., Abe, K.
  • 雑誌名: Neurosci Res. 巻: Vol.62 ページ: 236-239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differences and similarities in the developmental status of embryo-derived stem cells and primordial germ cells revealed by global expression profiling. (2008)
  • 著者名/発表者名: Mise, N., Fuchikami, T., Sugimoto, M., Kobayakawa, S., Ike, F., Ogawa, T., Tada, T., Kanaya, S., Noce, T. and Abe, K.
  • 雑誌名: Genes to cells 巻: Vol.13 ページ: 863-877
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative expression analysis uncovers novel features of endogenous antisense transcription. (2008)
  • 著者名/発表者名: Okada, Y., Tashiro, C., Numata, K., Watanabe, K., Nakaoka, H., Yamamoto, N., Okubo, K., Ikeda, R., Saito, R., Kanai, A., Abe, K., Tomita, M., Kiyosawa, H.
  • 雑誌名: Human Mol. Genet 巻: Vol.17 ページ: 1631-1640
  • 査読あり
• [学会発表] Xist 発現から見たマウス着床期における細胞リプログラミング (2012)
  • 著者名/発表者名: 志浦寛相
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] マウス生殖細胞で発現するX連鎖遺伝子群に見出された特徴的なエピジェネティック修飾 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田理恵子
  • 学会等名: 日本遺伝学会第84回大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] Region-wide DNA methylation and gene expression of the X-linked genes in mouse germ line. (2011)
  • 著者名/発表者名: Rieko Ikeda
  • 学会等名: 50 Years of X Inactivation Research - 3rd X-inactivation meeting, Oxford 2011
  • 発表場所: Oxford (UK)
  • 年月日: 20110720-24
• [学会発表] Dynamics of epigenomic changes during development of early embryos and primordial germ cells in mice. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuniya Abe
  • 学会等名: 50 Years of X Inactivation Research - 3rd X-inactivation meeting, Oxford 2011
  • 発表場所: Oxford (UK)
  • 年月日: 20110720-24
• [学会発表] マウスIgf2r 遺伝子の刷り込み型発現制御の成立に関わるDNA メチル化のES 細胞を用いた解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三瀬名丹
  • 学会等名: 遺伝学会第82回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] マウス初期胚・生殖細胞発生におけるエピゲノム動態解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部訓也
  • 学会等名: 遺伝学会第82回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] New evidence confirms that the mitochondrial bottleneck is generated without reduction of mitochondrial DNA content in early primordial germ cells of mice. (2009)
  • 著者名/発表者名: Liqin Cao
  • 学会等名: 6th Conference of Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine
  • 発表場所: 台北(中華民国)
  • 年月日: 20091030-1101
• [学会発表] 多能性胚細胞(エピブラスト)の増殖・分化を制御するtw5 遺伝子の同定と機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部訓也
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金・特定領域研究「生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネットワーク」第2回公開シンポジウム
  • 発表場所: 品川
  • 年月日: 2009-11-26
• [学会発表] Establishment of in vitro system for analysis of genomic imprinting using newly isolated ES/EG cell lines. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nathan Mise
  • 学会等名: The 24th Naito Conference on Nuclear Dynamics and RNA [II]
  • 発表場所: Sapporo (Japan)
  • 年月日: 2009-06-25
• [学会発表] Essential role of Nanos3 for acquisition of germ cell identity in mice. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kuniya Abe
  • 学会等名: 22nd International Mammalian Genome Conference
  • 発表場所: Prague (Czech Republic)
  • 年月日: 2008-11-15
• [学会発表] DNA のメチル化に影響を与える内在性アンチセンス転写産物のスクリーニング (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡邊豊
  • 学会等名: 日本遺伝学会第80回大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] ES/EG 細胞試験管内分化系を用いた生殖細胞研究:新規レポーターES/EG細胞の樹立とその分化能の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 三瀬名丹
  • 学会等名: 日本遺伝学会第80回大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 雌マウスPGC におけるX 染色体再活性化のタイミングとDNA メチレーションの変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉本道彦
  • 学会等名: 日本遺伝学会第80回大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-09-04
• [図書] 「新しいリサーチツールとしてのバイオイメージング(蛍光イメージングを中心に)」モデル動物利用マニュアル 生物機能モデルと新しいリソース・リサーチツール (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部訓也
  • 総ページ数: 601-610
  • 出版者: エル・アイ・シー
• [図書] 「胚性幹細胞・生殖細胞の発生分化と核内構造動態」実験医学増刊号「細胞核ー遺伝情報制御と疾患」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部訓也
  • 総ページ数: 2767-2773
  • 出版者: 羊土社
• [備考]
  • URL: http://www.brc.riken.jp/lab/mcd/mcd2/